Bez przepychu ... co robię źle?

Nowok76 · 15 Maja 2018

No i właśnie o to mi chodzi !!! Dokładnie taką antologią się sugerowałem, dlatego wyjesnienie Kszycha mnie nie przekonało (bez urazy :-)) .

Krzychoo226 · 15 Maja 2018

Prawdopodobnie coś pomijam lub nie jestem czegoś świadom. Jeżeli zamiana ładunku na sygnał jest liniowa, a w naszych kamerach jest, bo możliwa jest fotometria i kamera jest w stanie rozróżnić tyle poziomów ile wynosi jej studnia podzielona przez szum odczytu to nie widzę przyczyny by różnicę robił poziom wody w wiaderku.

RMK · 15 Maja 2018

Drobną różnicę powoduje sposób postrzegania tego, co z wiaderka mamy wyłowić. Jeżeli w wiaderku znajdują się dwie wymieszane substancje, których cechy dystynktywne pozwolą je od siebie oddzielić to ok. Algorytm wyciągnie na ich bazie to, czego oczekujemy i rozdzieli. W innym przypadku nie będzie w stanie rozróżnić i będzie popełniał błędy. Gdzieś musi nastąpić klasyfikacja treści. Jeśli sygnał będzie porównywalny z szumem i cechy charakterystyczne nie będą go od szumu odróżniały to czary-mary go nie wydobędą.

Adam_Jesion · 15 Maja 2018

Nawet z EMCCD liczenie fotonów jest trudne, ale już możliwe:

http://www.andor.com/learning-academy/photon-counting-photon-counting-in-emccds

43 minuty temu, Krzychoo226 napisał:

Prawdopodobnie coś pomijam lub nie jestem czegoś świadom.

Prawdopodobnie dlatego, że myślisz o tym zjawisko CYFROWO, a ono jest bardzo analogowe. Problem w tym, jak taką napełnioną studnię wody (naładowaną) tak zdigitalizować (ADC), żeby te pojedyncze fotony w pełnym wiadrze wydzielić (do tego nakładają się różne szumy - nie wnikając w szczegóły). Dlatego przyszłość jest w liczeniu fotonów, a nie "ważenia" ich po całej ekspozycji, jak to się dzieje dzisiaj. Takim "hackowaniem" rzeczywistości są dzisiaj krótkie ekspozycje w CMOSach, bo w pewnym sensie pozwalają lepiej te fotony policzyć na 100 klatkach, niż na 1 ciągłej. Oczywiście wrogiem #1 jest tu szum odczytu, bo gdyby nie on, to nie byłoby żadnej straty przy małej ilości fotonów na daną jednostkę czasu. Przy zerowym szumie odczytu nie ma żadnego znaczenia, ile trwa 1 subekspozycja - i tak "policzy" wszystkie fotony.

Uczulam, że rozmawiamy o bardzo małej liczbie fotonów (słabe obiekty), które balansują na granicy szumu. Tam, gdzie ilość fotonów jest duża, to nie ma to żadnego znaczenia.

Adam_Jesion · 15 Maja 2018

Przy okazji, dokładnie z tego samego powodu nie możemy fotografować w czasie pełni Księżyca. Gdybyście mieli rację, to Księżyc nie miałby żadnego wpływu na astrofotografię cyfrową. Wystarczyłoby odjąć od klatki poziom zaświetlenia, który nam dodaje do tła :P. Nie, tak to nie działa.

Nowok76 · 15 Maja 2018

Mówiąc fotony w studni rozumiem że miałeś na myśli elektrony w studni ?

Adam_Jesion · 15 Maja 2018

1 minutę temu, Nowok76 napisał:

Mówiąc fotony w studni rozumiem że miałeś na myśli elektrony w studni ?

Jasne, upraszczam. Przepraszam.

Antoni · 15 Maja 2018

W dniu 13.05.2018 o 13:29, wessel napisał:

No i dodatkowo ten szum wygląda inaczej niż z CCD

Ja również postanowiłem wykonać test i sprawdzić jaka jest rzeczywistość tej kamery gdy zastosuję krótsze czasy i zmienię ustawienia gain i offset. Na test wziąłem sobie M 5 zbierając L i RGB. Przedstawiam fotkę L z pełną kalibracją wykonaną refraktorem TSAPO130 F7. Ilość klatek to 60 x 180s, gain 100 offset 70. Zdjęcie obrobiłem na szybko bo byłem bardzo ciekawy co będzie. Ja osobiście jestem bardzo zaskoczony i na to konto uzbierałem pełny materiał drugiego obiektu który czeka również na obróbkę. Przedstawiam efekt.

Edytowane 15 Maja 2018 przez Antoni

Nowok76 · 15 Maja 2018

Jakie masz LP ? W sensie jak słabe gwiazdy widać gołym okiem ?

Antoni · 15 Maja 2018

11 minut temu, Nowok76 napisał:

Jakie masz LP ? W sensie jak słabe gwiazdy widać gołym okiem ?

Trudno mi teraz oszacować dokładnie warunki się u mnie znacznie pogorszyły ze względu na zaświetlenie i nadal idzie to w złym kierunku ale 5 jeszcze widać przy dobrych warunkach pogodowych.

15 Maja 2018

Sygnał obiektu rośnie liniowo wraz z czasem ekspozycji i jest zależny od łącznego czasu ekspozycji So(t), więc 1 klatka 300s jest odpowiednikiem 300 klatek 1s

Sygnał tła rośnie liniowo wraz z czasem ekspozycji i jest zależny od łącznego czasu ekspozycji St(t), więc 1 klatka 300s jest odpowiednikiem 300 klatek 1s. Gdyby był idealnie gładki (bez szumu) to moża byłoby go zwyczajnie odjąć od zarejestrowanego sygnału i otrzymać sygnał obiektu. Problem polega na tym że tło również szumi... a szum tła rośnie nieliniowo od czasu, a konkretnie Sts(sqrt(t)).

Jeśli do detektora dociera 10 fotonów, z czego 9 to tło (duże LP) a 1 to obiekt to przy gain 0.27e- (np. kamery atik) dostaniemy 1 elektron na wyjściu. Jak odróżnić sygnał obiektu od sygnału (szumiącego) tła? Zbliżając się do głębokości studni z łącznym sygnałem, przy założeniu że szum tła jest niższy niż udział sygnału obiektu w łącznym złapanym sygnale.

Co to oznacza? Wydobycie słabych obiektów w warunkach wysokiego LP byłoby trywialne przy bardzo wysokiej rozdzielczości bitowej kamer np. 1024 bit zamiast 16 bit... i to tylko teoretycznie bo jeśli weźmiemy pod uwagę szum odczytu to wracamy do punktu wyjścia - sygnał użyteczny musiałby być odróżnialny od szumu odczytu + szumu tła.

A w wielkim skrócie - czy można odróżnić obiekt biały sfotografowany na tle obiektu białego? Można, ale to zależy od rozdzielczości tonalnej detektora.

Krzychoo226 · 15 Maja 2018

To co piszecie jest dla mnie jasne. Może opiszę prosty przykład z wiaderkiem by było prościej i przejrzyściej Z naszego nieba do wiaderka padają krople wody z dwóch źródeł o rozkładzie gaussowskim: deszcz zacinający z boku i przeciekająca rynna której poziom zużycia chcemy wyznaczyć zliczając wagę wody która trafia do wiaderka w jednostce czasu. Zbieramy wodę przez jakiś czas, ważymy i zapisujemy wynik. Jest też drugie wiaderko do którego pada tylko deszcz, z nim postępujemy identycznie z tym że wagę tej wody zapisujemy na osobnej kartce.

Nie wiemy ile wody pochodzi z rynny, a ile z deszczu. Jeżeli pada słabo to różnica z poziomie wody będzie oczywista, w przeciwnym wypadku będziemy musieli zbierać wodę dużo dłużej by zauważyć że jedna kolumna liczb rośnie nieco szybciej. Wszystko to oczywiście jest możliwe tylko wtedy gdy waga wody pochodzącej z rynny jest na tyle duża by była rejestrowalna przez naszą wagę (ADC).

Gaussowski charakter szumu fotonowego gwarantuje nam że w końcu to wszystko się uśredni pod warunkiem że obiekt przekroczy szum odczytu.

Tak rozumie działanie CCD i CMOS, jeśli coś pokręciłem poprawcie, zawsze chętnie dowiem się czegoś nowego.

HAMAL · 16 Maja 2018

Z tym tłem nieba i Księżycem to jest dziwnie Wam powiem, foto zrobione w pełni niedaleko Księżyca i to kolorem 12-11-2016 godz 22, co prawda UHC ale on szeroki jest

http://indexhamal.pl/astrofotografia/bright_dark_nebulae/images/NGC281-ASI224MCmod.jpg

Czasem mam wrażenie, że Księżyc działa korzystnie na matryce :uhm: dlatego polubiłem robienie zdjęć przy kwadrach -22-04-2018

http://indexhamal.pl/astrofotografia/galaxies/images/M51_ASI290MMC.png

Edytowane 16 Maja 2018 przez HAMAL

Adam_Jesion · 16 Maja 2018

17 godzin temu, RadekK napisał:

Sygnał obiektu rośnie liniowo wraz z czasem ekspozycji i jest zależny od łącznego czasu ekspozycji So(t), więc 1 klatka 300s jest odpowiednikiem 300 klatek 1s

Sygnał tła rośnie liniowo wraz z czasem ekspozycji i jest zależny od łącznego czasu ekspozycji St(t), więc 1 klatka 300s jest odpowiednikiem 300 klatek 1s. Gdyby był idealnie gładki (bez szumu) to moża byłoby go zwyczajnie odjąć od zarejestrowanego sygnału i otrzymać sygnał obiektu. Problem polega na tym że tło również szumi... a szum tła rośnie nieliniowo od czasu, a konkretnie Sts(sqrt(t)).

Paradoksalnie w sytuacji wyższego LP lepsze efekty można uzyskać stosując CMOS (o niskim szumie odczytu) i bardzo krótkie subekspozycje. Nigdy nie znalazłem czasu, żeby to dobrze empirycznie zbadać, ale jest to prawdopodobnie możliwe. Inaczej mówiąc - długie ekspozycje CDD tylko pod ciemnym niebem. Im więcej LP, tym subekspozycje powinny być krótsze.

Tak samo powinno to działać z Księżycem. W czasie jasnej fazy można spróbować stackować klatki po kilka sekund. Efekt powinien być dużo lepszy niż z CCD z czasem 600 sekund. Być może stąd @HAMAL twoje doświadczenia. Ludzie z CCD do tej pory robili bardzo długie klatki i dlatego Księżyc totalnie je knock-outował.

PS. Jeżeli to się faktycznie potwierdzi, to prawdopodobnie będzie najbardziej wartościowe odkrycie od czasów powstania astrofotografii cyfrowej. Minimalizacja wpływu LP i Księżyca. Zróbcie proszę takie testy (ja aktualnie nie mam czasu).

Adam_Jesion · 16 Maja 2018

Zróbmy test:

ZbyT · 16 Maja 2018

17 godzin temu, RadekK napisał:

Sygnał obiektu rośnie liniowo wraz z czasem ekspozycji i jest zależny od łącznego czasu ekspozycji So(t), więc 1 klatka 300s jest odpowiednikiem 300 klatek 1s

Sygnał tła rośnie liniowo wraz z czasem ekspozycji i jest zależny od łącznego czasu ekspozycji St(t), więc 1 klatka 300s jest odpowiednikiem 300 klatek 1s. Gdyby był idealnie gładki (bez szumu) to moża byłoby go zwyczajnie odjąć od zarejestrowanego sygnału i otrzymać sygnał obiektu. Problem polega na tym że tło również szumi... a szum tła rośnie nieliniowo od czasu, a konkretnie Sts(sqrt(t)).

Jeśli do detektora dociera 10 fotonów, z czego 9 to tło (duże LP) a 1 to obiekt to przy gain 0.27e- (np. kamery atik) dostaniemy 1 elektron na wyjściu. Jak odróżnić sygnał obiektu od sygnału (szumiącego) tła? Zbliżając się do głębokości studni z łącznym sygnałem, przy założeniu że szum tła jest niższy niż udział sygnału obiektu w łącznym złapanym sygnale.

Co to oznacza? Wydobycie słabych obiektów w warunkach wysokiego LP byłoby trywialne przy bardzo wysokiej rozdzielczości bitowej kamer np. 1024 bit zamiast 16 bit... i to tylko teoretycznie bo jeśli weźmiemy pod uwagę szum odczytu to wracamy do punktu wyjścia - sygnał użyteczny musiałby być odróżnialny od szumu odczytu + szumu tła.

A w wielkim skrócie - czy można odróżnić obiekt biały sfotografowany na tle obiektu białego? Można, ale to zależy od rozdzielczości tonalnej detektora.

bierzesz pod uwagę pojedyncze klatki, a zapominasz, że my stackujemy wiele klatek

podczas sumowania wielu klatek szum zaczyna się zmniejszać dążąc do stałej (średniej) wartości. Jeśli tych klatek będzie odpowiednio dużo to po odjęciu tej stałej wartości otrzymamy tylko rzeczywisty sygnał od obiektu

wbrew pozorom mamy większą rozdzielczość bitową zdjęć niż 16 bitów. W rzeczywistości programy stackujące nie liczą średniej ale sumują (to w zasadzie to samo tylko bez dzielenia przez ilość klatek). W ten sposób po zsumowaniu 2 klatek 16 bit otrzymujemy klatkę o rozdzielczości 17 bitów. Zsumowanie 16 klatek 16 bit daje nam już głębię 20 bitów itd. Dla krótkich czasów naświetlania wystarczyłyby praktycznie ADC o rozdzielczości 8 bitów (w praktyce 12 bitów dla CMOIS-ów przy wysokim gainie i tak niesie mniej informacji niż 12 bitów). Po zestackowaniu 256 klatek 8 bitów uzyskamy zdjęcie w rozdzielczości 16 bitów

tu mamy ten temat w praktyce

pozdrawiam

Adam_Jesion · 16 Maja 2018

Idąc tą ścieżką myślową mam chęć zrobić zdjęcie drogi mlecznej z centrum Warszawy. Jeżeli nic nie pomijamy w tym wyliczeniu, powinno być to wykonalne przy odpowiedniej ilości subekspozycji i odjęciu gradientu LP.

ZbyT · 16 Maja 2018

warto spróbować

dokładnie tak postąpiłem ze zdjęciem M57. Przed odjęciem LP wyglądało tak

m57_stack.png.5637754aa0babc70759b47682e291ecd.png

jak widać histogram jest przesunięty w prawo. Między wartościami zerowymi, a pikiem tła nie ma żadnych informacji. Wystarczyło odjąć stałą bezwartościową część czyli poziom tła pochodzący od LP

pozdrawiam

Edytowane 16 Maja 2018 przez ZbyT

16 Maja 2018

Jest jeden haczyk w tym rozumowaniu. O ile przyjmujemy że LP podnosi tylko poziom tła bez wpływu na sygnału samego obiektu. No a co z tym fragmentem LP które powstaje w wyniku podświetlenia pyłów ( smogu) zawieszonych w powietrzu? To już nie tylko poziom tła, ale tez wyraźne obniżenie kontrastu samego obiektu. Czy to nadal będzie tylko tło?

Edytowane 16 Maja 2018 przez wessel

Krzychoo226 · 16 Maja 2018

Mgły, cirrusów i wysokiej wilgotności się nie przeskoczy, to prawie tak jakby dać mleczną pleksi przez teleskop

Adam_Jesion · 16 Maja 2018

Słuszne zagadnienie, ale smog/zapylenie to inny czynnik. W miastach czasami powietrze jest czyste mimo LP. Trzeba monitorować obydwa czynniki. Jeżeli przyjdzie mi chęć wykonania zdjęcia Mlecznej z centrum Warszawy, to oczywiście będę celował w czystą noc w Wakacje i w niedzielę, kiedy zapylenie transportowe jest najniższe.

Adam_Jesion · 16 Maja 2018

A Księżyc niszczy nam nawet perfekcyjne niebo, więc to nie tylko o miasta chodzi.

Behlur_Olderys · 16 Maja 2018

45 minut temu, ZbyT napisał:

wbrew pozorom mamy większą rozdzielczość bitową zdjęć niż 16 bitów. W rzeczywistości programy stackujące nie liczą średniej ale sumują (to w zasadzie to samo tylko bez dzielenia przez ilość klatek). W ten sposób po zsumowaniu 2 klatek 16 bit otrzymujemy klatkę o rozdzielczości 17 bitów. Zsumowanie 16 klatek 16 bit daje nam już głębię 20 bitów itd. Dla krótkich czasów naświetlania wystarczyłyby praktycznie ADC o rozdzielczości 8 bitów (w praktyce 12 bitów dla CMOIS-ów przy wysokim gainie i tak niesie mniej informacji niż 12 bitów). Po zestackowaniu 256 klatek 8 bitów uzyskamy zdjęcie w rozdzielczości 16 bitów

Wg dokumentu: https://www.silabs.com/documents/public/application-notes/an118.pdf

żeby zwiększyć efektywną liczbę bitów przetwornika o N trzeba oversamplować 4^N razy.

Więc z tego co rozumiem te liczby nie są aż tak optymistyczne, i żeby z ADC 8 bitowego dostać 16 bitów to trzeba zrobić nie 256, ale aż 65536 klatek

ZbyT · 16 Maja 2018

37 minut temu, Behlur_Olderys napisał:

Wg dokumentu: https://www.silabs.com/documents/public/application-notes/an118.pdf

żeby zwiększyć efektywną liczbę bitów przetwornika o N trzeba oversamplować 4^N razy.

Więc z tego co rozumiem te liczby nie są aż tak optymistyczne, i żeby z ADC 8 bitowego dostać 16 bitów to trzeba zrobić nie 256, ale aż 65536 klatek

a czy tam nie chodzi o sygnały zmienne?

my składamy sygnały niemal stałe w czasie i o nieco innym charakterze więc kilka rzeczy nam odpada np. szumy kwantyzacji (w końcu nie mamy do czynienia z sygnałem analogowym ale dyskretnym). Stackowanie można pomylić z oversamplingiem ale to jednak nie jest dokładnie to samo. Nie ma czegoś takiego jak połowa fotonu. Nie ma w tym żadnej rzeczywistej informacji o fotografowanym obiekcie

pozdrawiam

Behlur_Olderys · 16 Maja 2018

2 minuty temu, ZbyT napisał:

a czy tam nie chodzi o sygnały zmienne?

my składamy sygnały niemal stałe w czasie i o nieco innym charakterze więc kilka rzeczy nam odpada np. szumy kwantyzacji (w końcu nie mamy do czynienia z sygnałem analogowym ale dyskretnym). Stackowanie można pomylić z oversamplingiem ale to jednak nie jest dokładnie to samo. Nie ma czegoś takiego jak połowa fotonu. Nie ma w tym żadnej rzeczywistej informacji o fotografowanym obiekcie

pozdrawiam

Nie, nie chodzi o zmienne w czasie sygnały: żeby pomiar ADC był wiarygodny mierzony sygnał musi być stały w czasie jednego pomiaru, lub - dla oversamplingu - w czasie X pomiarów. To szum zmienia się z pomiaru na pomiar, co wykorzystujemy.

ADC mierzy napięcie elementu fotoczułego (nie wiem, co tam jest, fotodioda, nieistotne) więc sygnał jak najbardziej jest analogowy - zamiana fotonu na napięcie już się dokonała, i wszystkie możliwe szumy już się pododawały.

Nie widzę tutaj żadnej różnicy pomiędzy stackowaniem a oversamplingiem, może poza tym, że jeśli sygnał zmienia położenie z piksela na piksel to nie uśredniamy z jednego tylko z wielu ADC.

Odnośnie głównego tematu dyskusji - ciekawe zdanie: sam sygnał LP można odjąć, ale nie jego szum:

https://jonrista.com/the-astrophotographers-guide/astrophotography-basics/snr/